DE3407727A1

DE3407727A1 - Vorrichtung zum verschliessen eines bohrlochs

Info

Publication number: DE3407727A1
Application number: DE3407727A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 3423 Bad Sachsa Bruchmann; Ernst Dipl.-Ing. 3389 Braunlage Hoffmann; Franz 3421 Zorge Latus
Original assignee: Schmidt & Co Kranz GmbH
Current assignee: Schmidt & Co Kranz GmbH
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1985-09-05
Also published as: GB2155080A; GB2155080B; FR2560617A1; DE3407727C2; GB8418474D0; BE900179A

Description

Schmidt, Kranz & Co. GmbH, 3^21 Zorge/Südharz

Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrlochs

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrlochs in einem gebrächen Gebirge oder brüchigem Mauerwerk gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Standfestigkeit von gebrächem Gebirge oder brüchigem Mauerwerk kann man dadurch erhöhen, daß ein Verfestigungsmittel in die Risse, Spalten, Schlechten oder Klüfte injiziert oder eingepreßt wird und welches nach dem Injizieren aushärtet.

Das in der Regel flüssige Verfestigungsmittel wird durchweg mit hohem Druck, teilweise bis zu 150 bar, über vorher in das Gebirge oder das Mauerwerk eingebrachte Bohrungen eingepreßt. Dieser hohe Druck macht es mithin erforderlich, ·die Bohrungen im Bereich der Bohrlochmündung so abzudichten, daß ein Rückfluß des. Verfestigungsmittels und ein Austreten aus den Bohrlöchern verhindert wird.

Die insbesondere im untertägigen Bergbau bislang verwendeten Abdichtungen in Form der bekannten Tränksonden wurden nach Abschluß der Verpreßarbeiten stets aus den Bohrlöchern wieder herausgezogen und der Weiterverwendung

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zugeführt. Hierbei mußte jedoch sehr sorgfältig darauf geachtet werden, daß das Verfestigungsmittel auch genügend ausgehärtet war. Häufig wurden nämlich die Tränksonden bereits dann aus den Bohrlöchern herausgezogen, wenn das Verfestigungsmittel noch nicht ausgehärtet war. Dieses schoß dann aus den Bohrlöchern heraus und führte zu Verletzungen der Bedienungsmannschaften.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen aufzuzeigen, mit denen das Austreten von noch flüssigem Verfestigungsmittel aus den Bohrlöchern sicher verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Wesentlich ist beim Gegenstand der Erfindung, daß zwar durch diesen Bohrlochverschluß das Verfestigungsmittel in ein gebräches Gebirge oder in brüchiges Mauerwerk injiziert werden kann, der Bohrlochverschluß aber im Gegensatz zu einer Tränk- oder Injiziersonde im.Bohrlochmund verbleibt. Er verhindert nach dem Abschalten der Pumpe, die das Verfestigungsmittel in das Gebirge oder das Mauerwerk preßt, daß in diesem Zustand das noch flüssige Verfestigungsmittel strahlartig aus den Bohrlöchern austreten und die Bedienungsmannschaften verletzen kann.

Zu diesem Zweck besitzt der Bohrlochverschluß an dem äußeren Ende einen Anschluß für die Zufuhr der Verfestigungsflüssigkeit. Hier wird also die Zuleitung für die Verfestigungsflüssigkeit angesetzt. Die Verfestigungs-

flüssigkeit tritt über das Rückschlagventil in das Rohrinnere ein und wird von dem Verschluß am inneren Ende des Rohrs daran gehindert, in das Gebirge oder das Mauerwerk überzutreten. Nach Erreichen eines bestimmten Drucks öffnet die Sperre in der Verbindung zwischen dem Rohrinneren und dem Raum zwischen dem Blähschlauch und der Rohroberfläche, so daß die Verfestigungsflüssigkeit in diesen Raum eindringen kann und den Blähschlauch fest gegen das Gebirge oder das Mauerwerk im Bereich des Bohrlochs anpreßt. Nach vorne und hinten kann die Verfestigungsflüssigkeit nicht aus dem Raum austreten, weil der Blähschlauch am inneren und äußeren Ende des Rohrs durch Hülsen dicht auf dem Rohr festgelegt ist.

Bei nachströmender Verfestigungsflüssigkeit erhöht sich naturgemäß der Druck im Rohrinnern weiter, bis er einen solchen Wert erreicht, daß der Verschluß öffnet und der Injizier-Plüssigkeit den Weg in das Gebirge oder in das Mauerwerk freigibt.

Ist der Injiziervorgang beendet und der Flüssigkeitsdruck auf Null gesenkt worden, bleibt der Blähschlauch weiterhin am Gebirge oder am Mauerwerk angepreßt, weil die Sperre in der Verbindung ein Zurückströmen der Verfestigungsflüssigkeit aus dem Raum zwischen dem Blähschlauch und der.Rohroberfläche in das Rohrinnere verhindert .

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 erleichtert sowohl das Ankuppeln an eine Zuleitung für die Verfestigungsflüssigkeit als auch das Abkuppeln nach beendeter Injizierung. Das Rückschlagventil im Schraubstutzen

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verhindert ein Ausströmen von gegebenenfalls noch flüssigem Verfestigungsmittel. Somit kann schon am nächsten Bohrloch injiziert werden, ohne daß das Aushärten des Verfestigungsmittels abgewartet werden muß. Die auf das Außengewinde des Schraubstutzens gedrehte Zuleitung stellt hierbei außerdem eine Sicherung dar, welche verhindert, daß der Blähschlauch unter Druck aus dem Bohrloch relativ zum Rohr herausrutschen kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Rückschlagventils im Schraubstutzen ist durch die Merkmale im Anspruch 3 gekennzeichnet. Es handelt sich um einfache, wartungsfreie Elemente, die leicht herzustellen und zu montieren sind. Das Widerlager für die Schraubendruckfeder wird zweckmäßig durch einen Bolzen oder Stift gebildet, der quer durch das Rohr getrieben wird, jedoch nicht über den Umfang des Rohrs vorsteht.

Nach Anspruch k besteht die Sperre in der Radialverbindung aus einer radial dehnbaren Manschette. Die Manschette kann beispielsweise ein Schlauch sein, der Querbohrungen in der Rohrwandung abdeckt. Unter dem Druck der Verfestigungsflüssigkeit kann sich jedoch die Manschette von den Bohrungen abheben, so daß die Verfestigungsflüssigkeit an den Rändern der Manschette vorbei in den Raum zwischen dem Blähschlauch und der Rohroberfläche gelangen kann. Hört das Nachströmen der Verfestigungsflüssigkeit auf, legt sich die Manschette wieder selbständig auf die Bohrungen, so daß die in dem Raum zwischen dem Blähschlauch und der Rohroberfläche befindliche Verfestigungsflüssigkeit nicht in das Rohrinnere zurückströmen kann und auf diese Weise den Blähschlauch an der Wandung des Bohrlochs gepreßt hält.

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Der bis zur einwandfreien Anlage des Blähschlauchs an der Bohrlochwandung das Austreten der Verfestigungsflüssigkeit in das Gebirge oder in das Mauerwerk verhindernde Verschluß am inneren Rohrende weist nach Anspruch ein unter Druck verformbares Sperrglied auf.

Eine Ausführungsform eines solchen Sperrglieds beschreibt der Anspruch 6. Diese Kugel behält so lange ihre Form und damit ihre Sperrfunktion bei, wie der Druck im Rohrinneren noch nicht ausreicht, um die Kugel durch den hülsenartigen Sitzkörper zu pressen. Erst wenn der Druck ausreichend hoch ist, was eine einwandfreie Anlage des Blähschlauchs an der Bohrlochwandung bedeutet, wird die Kugel unter dem Druck der Verfestigungsflüssigkeit verformt und durch die Sitzkörperhülse geschoben. Nach dem Austritt in das Bohrloch gibt sie dann der Verfestigungsflüssigkeit den Weg in das Gebirge oder das Mauerwerk frei.

Eine weitere Ausführungsform eines Sperrglieds ist im Anspruch 7 erläutert. Hier fehlt sowohl ein Widerlager als auch ein hülsenartiger Sitzkörper. Die Kugel oder der Stopfen aus Kunststoff sind derart auf das innere Ende des Rohrs abgestimmt, daß sich erst bei einem Druck, der den Blähschlauch einwandfrei verspannt, die Kugel oder der Stopfen verformen und aus dem inneren Rohrende in das Gebirge oder das Mauerwerk austreten können, so daß der Verfestigungsflüssigkeit der Weg zum Injizieren freigegeben wird.

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Der Vorteil der Ausführungs.fqrm gemäß Anspruch 8 liegt darin, daß durch den Haltebolzen der Blähschlauch an einer Relativbewegung zum Rohr gehindert wird, falls der Blähschlauch unter Druck derartige Bestrebungen zeigen sollte.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 im vertikalen Längsschnitt einen Bohrlochverschluß;

Figuren 2

und 3 im vertikalen Längsschnitt zwei weitere Ausführungsformen des inneren Endabschnitts des Bohrlochverschlusses der Figur 1.

Mit 1 ist in der Figur 1 ein Bohrlochverschluß bezeichnet, durch den ein flüssiges Verfestigungsmittel in ein nicht näher veranschaulichtes gebrachtes Gebirge oder brüchiges Mauerwerk injiziert werden kann. Der Bohrlochverschluß 1 verbleibt nach fertig eingepreßter Verfestigungsflüssigkeit im Bohrloch und hindert noch nicht ausgehärtete Verfestigungsflüssigkeit daran, aus dem Bohrloch auszutreten.

Der im Bereich der Bohrlochmündung einsetzbare Bohrlo.chverschluß 1 weist ein gerades Rohr 2 auf, das mit Hilfe eines umfangsseitig befestigten Blähschlauchs 3 in der Bohrlochmündung festlegbar ist. Der Blähschlauch 3 ist radial dehnbar und endseitig mit Hilfe von Hülsen k dicht auf dem Rohr 2 festgelegt.

Am äußeren Ende weist das Rohr 2 einen Anschluß 5 für die Zufuhr der Verfestigungsflüssigkeit sowie ein Rückschlagventil 6 auf. Am inneren Ende ist ein druckabhängig öffnender Verschluß 7 vorgesehen. Im Längenbereich zwischen dem Anschluß 5 und dem Verschluß 7 befindet sich eine durch mehrere radiale Bohrungen 8 gebildete Verbindung zwischen dem Rohrinneren 9 und dem einerseits von dem Blähschlauch 3 und andererseits von der Rohroberfläche 10 begrenzten Raum 11. In die Verbindung 8 ist eine Sperre 12 integriert, welche einen Rückfluß der Verfestigungsflüssigkeit aus dem Raum 11 in das Rohrinnere 9 verhindert.

Die Figur 1 zeigt ferner, daß der Anschluß 5 als Schraubstutzen mit Außengewinde 13 ausgebildet ist. Auf das Gewinde 13 wird eine Zuleitung für die Verfestigungsflüssigkeit gedreht. Das im Schraubstutzen 5 angeordnete Rückschlagventil 6 besteht aus einem kugelförmigen Ventilkörper 14, einem Ventilsitz 15 an einer in den Schraub stutzen 5 gepreßten Hülse 16 und einer den Ventilkörper Ik gegen den Ventilsitz 15 drückenden Schraubenfeder 17.

Die im mittleren Längenbereich des Rohrs.2 vorgesehene Sperre 12 in der Radialverbindung 8 ist aus einer radial dehnbaren, schlauchartigen Manschette gebildet, welche aufgrund ihres Eigenelastizitätsvermögens dichtend in eine Umfangsnut 18 umfangsseitig der Verbindungsbohrungen 8 eingebettet ist.

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Der Verschluß 7 am inneren Ende des Rohrs 2 umfaßt eine Kunststoffkugel 19 zwischen einem hülsenartigen Sitzkörper 20 und einem bolzenartigen Widerlager 21. Der Widerlagerbolzen 21 steht radial über die -Rohroberfläche 10 vor und dient als Anschlag für den Blähschlauch 3.

Die Figur 2 zeigt einen Verschluß 7'₃ bei welchem ein Stopfen 22 aus Kunststoff in'das innere Rohrende 23 gepreßt ist.

Im Falle der Ausführungsform eines Verschlusses 7" der Figur 3 ist eine Kugel 24 aus Kunststoff vorgesehen, welche in das Rohrende 23 gepreßt ist.

Ein Injiziervorgang läuft wie folgt ab:

Zunächst wird die nicht näher veranschaulichte Zuleitung für die Verfestigungsflüssigkeit auf den Schraub stutzen 5 gedreht. Diese Zuleitung bildet damit zugleich ein Sicherungselement, daß der Blähschlauch 3 sich nicht relativ zum Rohr 2 bewegen kann.

Die nach dem Einschalten der Pumpe über das Rückschlagventil 6 in das Rohrinnere 9 einströmende Verfestigungsflüssigkeit drückt zunächst die Kugel 19 gegen den. Sitzkörper 20 und verhindert dadurch, daß Verfestigungsflüssigkeit aus dem Rohr 2 in das Gebirge·oder das Mauerwerk übertreten kann.

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Bei Erreichen eines bestimmten Drucks dehnt sich die Manschette 12 im mittleren Rohrabschnitt und die Injizier-Plüssigkeit kann durch die Bohrungen 8 in den Raum 11 zwischen dem Rohr 2 und dem Blähschlauch 3 eintreten. Hierbei dehnt sich der Blähschlauch 3 radial aus und legt sich dichtend an die Bohrlochwandung an.

Erhöht sich der Druck beim Einpressen der Injizier-Flüssigkeit weiter, schiebt sich bei einem vorbestimmten Druck die Kugel 19 unter Verformung durch den Sitzkörper in das Bohrloch hinein und gibt damit der Verfestigungsflüssigkeit den Weg in das Gebirge oder das Mauerwerk frei.

Ist der Injiziervorgang beendet und der Pumpendruck auf Null zurückgefahren, verhindert das Rückschlagventil 6 einen Austritt der noch nicht ausgehärteten Verfestigungsflüssigkeit am äußeren Rohrende 25. Der Blähschlauch 3 bleibt aber weiterhin unter Druck an die Bohrlochwandung gepreßt, da das Manschettenventil 12 die Bohrungen 8 zum Rohrinneren 9 hin verschließt, so daß die Flüssigkeit aus dem Raum 11 nicht in das Rohrinnere übertreten kann.

Nach Zurückfahren des Drucks auf Null kann die Zuleitung bedenkenlos vom Schraubstutzen 5 abgedreht werden, da das- Rückschlagventil 6 und der an die Bohrlochwandung gepreßte Blähschlauch 3 ein Austreten der Verfestigungsflüusigkeit aus dem Gebirge oder dem Mauerwerk verhindern.

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Bezugszeichenaufstellung

1	Bohrlochverschiuß
2	Rohr
3	Blähschlauch
*1	Hülsen
•5	Anschluß
6	Rückschlagventil
7	Verschluß
8	Radialbohrungen
9	Rohrinneres
10	Rohroberfläche
11	Raum
12	Sperre
13	Außengewinde
14	Ventilkörper
15	Ventilsitz
16	Hülse
17	Schraubendruckfeder
18	Umfangsnut
19	Kugel
20	SitSkörper
21	Widerlager
22	Stopfen
23	Rohrende
24	Kugel
25	Rohrende
7^r	Verschluß
7"	Il

COPV

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verschließen eines Bohrlochs in einem gebrächen Gebirge oder brüchigem Mauerwerk, über welches ein flüssiges, aushärtendes Verfestigungsmittel in das Gebirge oder das Mauerwerk eingepreßt wird, gekennzeichnet durch ein in der Bohrlochmündung mit Hilfe eines umfangsseitig dicht befestigten Blähschlauchs (3) verspanntes Rohr (2), das an dem einen Ende (25) einen Anschluß (5) für die Zufuhr der Verfestigungsflüssigkeit sowie ein Rückschlagventil (6) und am anderen Ende (23) einen druckabhängig öffnenden Verschluß (7, 7', 7") aufweist, wobei im Längenbereich zwischen dem Anschluß (5) und dem Verschluß (7, 7', 7") eine Verbindung (8) zwischen dem Rohrinneren (9) und dem einerseits von dem Blähschlauch (3) und andererseits von der Rohroberfläche (10) begrenzten Raum (11) und in der Verbindung (8) eine den Rückfluß der Verfestigungsflüssigkeit zum Rohrinneren (9) hindernde Sperre (12) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anschluß (5) als Schraubstutzen mit Außengewinde (13) ausgebildet ist.

CC**.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anschlußseitige Rückschlagventil (6) aus einem kugelförmigen Ventilkörper (14), einem Ventilsitz (15) an einer in den Schraubstutzen (5) gepreßten Hülse (16) und einer den Ventilkörper (14) gegen den Ventilsitz (15) drückenden Schraubendruckfeder (17) besteht.

•4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Sperre (12) in der Radialverbindung (8) aus einer radial dehnbaren Manschette gebildet ist, welche aufgrund ihres Eigenelastizitätsvermögens dichtend in eine Umfangsnut (18) im Mittelabschnitt des Rohrs (2) eingebettet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verschluß (7, 7¹, 7") ein unter Druck verformbares Sperrglied (19₅ 22, 24) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das. Sperrglied eine zwischen einem hülsenartigen Sitzkörper (20) und einem Widerlager (21) angeordnete Kugel (19) aus Kunststoff ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Sperrglied aus einer Kugel (24) oder einem Stopfen (22) aus Kunststoff besteht, welche bzw. welcher in das innere Rohrende (23) eingepreßt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,daß das Widerlager aus. einem das innere Rohrende (23) quer durchsetzenden Haltebolzen (21) gebildet ist, welcher umfangsseitig über das Rohr (2) vorsteht und einen Anschlag für den Blähschlauch (3) darstellt.

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